[發(fā)明專利]一種環(huán)氧植物油及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010569673.0
• 申請(qǐng)日: 2010-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN102021080A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃元波;鄭志鋒;鄭云武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C11C3/00
• 分類號(hào): C11C3/00;C08K5/1515
• 代理公司: 昆明正原專利代理有限責(zé)任公司 53100
• 代理人: 金耀生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可以作為增塑劑在塑料、橡膠中應(yīng)用的環(huán)氧植物油及其制備方法。

背景技術(shù)

環(huán)氧植物油主要用于聚氯乙烯增塑劑兼穩(wěn)定劑，具有良好的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性、耐水性和耐油性，且相容性好、揮發(fā)性低、遷移性小，已發(fā)展成為第三大類增塑劑。環(huán)氧植物油毒性很小，還可以作為食品和藥物的包裝材料，玩具及家庭裝裝飾材料的助劑，其中環(huán)氧大豆油已被美國食品藥物管理局批準(zhǔn)為可用于食品包裝材料方面的環(huán)氧類增塑劑。

目前，制備環(huán)氧植物油主要采用兩步法和一步法，兩步法主要工藝是有機(jī)酸(甲酸或乙酸)在催化劑作用下與過氧化氫反應(yīng)生成過氧酸環(huán)氧化劑，然后再以滴加過氧酸環(huán)氧化劑的方式，使植物油發(fā)生環(huán)氧化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后需經(jīng)堿洗、水洗，減壓蒸餾等處理工藝，最后得到環(huán)氧植物油，此種方法工藝繁瑣；一步法是在生成過氧酸的同時(shí)實(shí)現(xiàn)植物油的環(huán)氧化，直接生成過氧酸和下游產(chǎn)品合成集成到一個(gè)反應(yīng)器之中，該法生產(chǎn)流程短，操作簡單，成本較低，且消除了使用過氧酸帶來的危險(xiǎn)，目前已成為工業(yè)生產(chǎn)中主要方法，但仍然存在很多不足。這兩種方法所用的催化劑大多為濃硫酸和有機(jī)酸等，容易腐蝕設(shè)備，所得產(chǎn)品顏色較深，易產(chǎn)生副產(chǎn)品，環(huán)氧值較低，熱穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。而且，還存在反應(yīng)液與催化劑同相不易分離，所得環(huán)氧基團(tuán)易開環(huán)等問題。此外，采用強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂為催化劑制備環(huán)氧植物油，雖然可以避免催化制備環(huán)氧植物油的缺點(diǎn)，但反應(yīng)前離子交換樹脂必須嚴(yán)格預(yù)處理，操作復(fù)雜，且環(huán)氧化時(shí)間長，能耗較大，成本較高；

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用介孔鈦硅分子篩作催化劑合成環(huán)氧植物油及其制備方法。本發(fā)明不僅克服傳統(tǒng)工藝所存在的不足，且工藝簡單，產(chǎn)物得率高，氧化劑利用率高，對(duì)環(huán)境無污染。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

將植物油∶溶劑按1∶0.5-1.5重量比放入反應(yīng)釜中，并在50-100℃溫度下攪拌20分鐘，體系混合均勻后按植物油∶催化劑＝1∶0.05-0.15重量比加入催化劑，并攪拌20分鐘，然后按植物油雙鍵∶氫過氧化物＝1∶1.1-1.5摩爾比加入氫過氧化物，維持反應(yīng)溫度3-30小時(shí)，反應(yīng)完畢，降溫至40℃，抽濾，將催化劑和液相物料分離，再用去離子水將液相物料洗至中性。然后將液相物料移至減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾釜中，在溫度80～100℃，真空度0.06～0.08MPa的條件下減壓蒸餾脫除水分及溶劑，直至含水量低于0.5％時(shí)，降至室溫，得到環(huán)氧植物油。制得的環(huán)氧植物油環(huán)氧值范圍為3.1～6.3％，碘值為3.0～18.1％，酸值為0.6～4.3KOH?mg/g；

所述的催化劑是介孔鈦硅分子篩催化劑，鈦硅摩爾百分比為0.005-0.03，孔徑2-5nm，表面積1000-1200m²/g；

所述的介孔鈦硅分子篩催化劑的載體是MCM-41分子篩；

所述的植物油是大豆油、蓖麻油、橡膠籽油、棕櫚油、棉籽油、菜籽油、玉米油中的一種。

所述的溶劑是乙酸乙酯。

所述的過氧化物是過氧化氫、叔丁基過氧化氫中的一種或它們的混合物。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明采用鈦硅分子篩作為催化劑，對(duì)設(shè)備無腐蝕，催化劑易分離，可重復(fù)使用及再活化處理；

(2)本發(fā)明采用的催化劑選擇氧化性高，植物油轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)95％以上；

(3)本發(fā)明采用叔丁基過氧化氫作為氧化劑，可避免環(huán)氧環(huán)發(fā)生開環(huán)副反應(yīng)。

本發(fā)明工藝簡單，產(chǎn)物得率高，氫過氧化物利用率高，工藝過程對(duì)環(huán)境無污染。因此，本方法具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明對(duì)所制備環(huán)氧植物油的環(huán)氧值、酸值和碘值的測(cè)試方法如下：

(1)環(huán)氧值的測(cè)定：按GB/T1677-2008測(cè)環(huán)氧值；

(2)酸值的測(cè)定：按GB/T1668-2008測(cè)酸值；

(3)碘值的測(cè)定：按GB/T1676-2008測(cè)碘值。

實(shí)施例1：

將20g大豆油、10g乙酸乙酯放入反應(yīng)釜中，并在50℃溫度下攪拌20分鐘，體系混合均勻后加入1g鈦硅分子篩(載體為MCM-41，下同；鈦硅摩爾比為0.005，孔徑2nm，表面積1200m²/g)，并攪拌20分鐘，然后加入6.8g的過氧化氫，維持反應(yīng)溫度3小時(shí)，反應(yīng)完畢，降溫至40℃，抽濾，將催化劑和液相物料分離，再用去離子水將液相物料洗至中性。然后將液相物料移至減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾釜中，在溫度80℃的條件下減壓蒸餾脫除水分，直至含水量低于0.5％時(shí)，降至室溫，得到環(huán)氧大豆油。